Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение

Подождите немного. Документ загружается.

лировать аппаратными или перцепционными значениями его пикселов (см. раздел

16.15).

Манипуляции могут быть ориентированы на улучшение тонопередачи, имитацию

эффектов локальной адаптации зрения (высветление и пропечатка), повышение фото

графической широты, повышение или понижение чистоты цвета элементов этого изо

бражения, кадрирование, добавку паспарту и текстов, устранение эффекта красных

глаз (Hardeberg, 2002), вызванного светом электронных фотовспышек (см. раздел

10.10) и многоемногое другое.

Инструменты выполнения перечисленных манипуляций (объединенных общим

понятием фотофинишинга), можно интегрировать в электронные цифровые фотока

меры, принтеры, либо заложить в программное обеспечение отдельного компьютера.

Напомним, что визуализация цифровых изображений на отражающих носителях

реализуема с помощью фотографических, электрофотографических, струйных, тер

мовосковых и термосублимационных систем.

33.19 ГЛОССАРИЙ

Стремительное развитие технологий настольных издательских систем привело

к появлению в лексике специалистов ряда новых терминов, а также к новому звуча

нию уже существующих. Некоторые из них приведены ниже:

Adaptive calibration (адаптивная калибровка) — аппаратная калибровка с обратной

связью.

API (Application Programming Interface) — интерфейс прикладного программирова

ния, позволяющий подключить драйвер того или иного устройства к CMS операци

онной системы.

Cathode Ray Tube (электроннолучевая трубка) — широко распространенное устрой

ство первичной визуализации цифровых изображений (см. раздел 21.4).

Colorimetric rendering (колориметрическая цветопередача) — гамуткомпрессия,

выполняемая путем т.н. клиппинга (отсечки) колориметрических значений эле

ментов изображения, лежащих за пределами охвата назначения, на поверхность

последнего по критерию максимального колориметрического приближения (см.

раздел 33.16).

Color Electronic Prepress System (CEPS, электронная система допечатной обработки

цветных изображений) — цифровая система, состоящая из сканера, компьютера,

монитора и фотонаборного аппарата (имиджсеттера) либо плэйтсеттера (устройства

изготовления печатных форм) и позволяющая изготавливать полностью откоррек

тированные полиграфические сепарации.

Color Management System (CMS, система управления цветовоспроизведением)—

программное обеспечение, осуществляющее управление работой цветовоспроизво

дящих устройств, входящих в состав настольного издательского комплекса, на ос

нове сопоставления аппаратных сигналов этих устройств с колориметрическими

либо перцепционными координатами (т.е. трехстимульными значениями либо цве

товыми ощущениями человека, представленными в стандартном CIEпространст

ве). Колориметрическое пространство CIEXYZ и пространство перцепционных зна

чений (CIELABпространство) выступают в роли пространств связи между устрой

ствами и позволяют выполнять преобразования из пространства аппаратных сигна



771

ГЛАВА 33 ЦИФРОВАЯ ПЕЧАТЬ

лов одного устройства в пространство аппаратных сигналов другого устройства,

обеспечивая тем самым колориметрическое (либо перцепционное) равенство на

входе и выходе системы.

Color Management Module либо Color Manipulation Module (CMM, модуль управления

цветовоспроизведением) — программный блок, выполняющий взаимнообратимые

математические преобразования между аппаратными сигналами того или иного

устройства и эталонным колориметрическим либо цветовым пространством (про

странством перцепционных значений). В первом случае выполняется путем матри

цирования, во втором — путем табличной интерполяции.

Color space transformation (преобразование в цветовое пространство) — процесс пре

образования значений аппаратных сигналов устройства в эталонное колориметри

ческое либо перцепционное (цветовое) пространство и обратно (т.е. в пространство

аппаратных значений другого устройства). Может выполняться двухстадийно:

первая стадия отвечает за передачу яркостных взаимоотношений стимулов, вто

рая — за передачу хроматических.

Concatenation (конкатенация, каскадное преобразование) — комбинация последова

тельно выполняемых преобразований в единое преобразование, позволяющее

уменьшить ошибки округления.

Contone (контон) — непрерывный тон. Антитеза полутону.

Device Color Profile (профайл устройства) — файл, содержащий результаты колори

метрической характеризации цветовоспроизводящего устройства.

Device calibration (калибровка устройства) — процесс измерения выходных характе

ристик цветовоспроизводящего устройства по его откликам на набор стандартных

входных данных и последующее внесение поправок, компенсирующих выявленные

отклонения от требуемого соотношения. Может выполняться путем измерения ден

ситометрических или колориметрических показателей серой шкалы и последующей

коррекции выходных сигналов. Чаще всего проводится пользователем.

Device characterization (характеризация устройства) — процесс диагностики взаи

моотношений между аппаратными сигналами устройства и колориметрическими

либо перцепционными координатами (трехстимульными значениями либо коорди

натами цветовых ощущений человека, представленными в стандартном CIEпрос

транстве). Выполняется либо пользователем, либо производителем устройства.

Device dependent color spaces (аппаратнозависимые пространства) — трехмерные

математические пространства значений аппаратных сигналов устройств (мощно

стей электрического сигнала, количеств красителей или диаметров полутоновых

точек).

Device independent color spaces (аппаратнонезависимые пространства) — трехмер

ные математические пространства колориметрических либо перцепционных зна

чений (трехстимульных значений CIE XYZ либо перцепционных координат

CIELAB или CIELUV).

Dynamic range (динамический диапазон) — диапазон фотометрических яркостей

стимулов, представленных в данной сцене или изображении (см. раздел 13.10).

Gamut compression (гамуткомпрессия) — процесс сжатия цветового охвата изобра

жения в цветовой охват выводного устройства (в ряде случаев с максимально воз

можным заполнением последнего — гамутэкспансия) (см. раздел 33.16).

772

ГЛАВА 33 ЦИФРОВАЯ ПЕЧАТЬ

Look Up Table (LUT, таблица соответствий) — многомерная таблица соответствий

входных значений устройства его выходным значениям. Следует напомнить, что в

случае печатающих устройств входными являются значения управляющих сигна

лов операционной системы, а выходными — колориметрические либо перцепцион

ные показатели стимулов, воспроизводимых (при тех или иных условиях просмот

ра) изображениями, выполненными этими устройствами.

Matrix transform (матричное преобразование)—3´3матрица преобразования аппа

ратных сигналов аддитивного трихроматического устройства (монитора, барабан

ного сканера) в стандартные колориметрические координаты (трехстимульные

значения CIEXYZ) и обратно. Либо матрица преобразования аппаратных сигналов

одного аддитивного трихроматического устройства в аппаратные сигналы другого

аналогичного устройства.

Perceptual rendering (perceptualцветопередача, цветопередача по общему воспри

ятию) — гамуткомпрессия, выполняемая путем пропорционального масштабиро

вания цветового охвата изображения (см. раздел 33.16).

Printer characterization target (тесткарта характеризации принтера) — изображе

ние, воспроизведенное системой по некоему стандартному набору аппаратных сиг

налов. Позволяет диагностировать взаимоотношения между этими сигналами

и перцепционными (либо колориметрическими) показателями воспроизводимых

стимулов (см. раздел 29.19.2).

Profile Connection Space (пространство связи профайлов) — математическое

аппаратнонезависимое пространство колориметрических либо перцепционных

значений, позволяющее выполнять переход от аппаратных сигналов одного уст

ройства к аппаратным сигналам другого на основе принципа колориметрического

либо перцепционного равенства между оригиналом и репродукцией.

Raster Image Processor (RIP, растровый процессор) — программное обеспечение, по

зволяющее превратить цифровые данные изображения в полутоновый сигнал.

Render table (таблица цветопередачи) — трехмерная таблица соответствий, позво

ляющая выполнять взаимнооднозначные двунаправленные преобразования меж

ду пространствами аппаратных сигналов устройств и аппаратно независимыми ко

лориметрическими либо перцепционными пространствами.

Rendering Intent Module (RIM, модуль цветопередачи) — программный блок, выпол

няющий преобразование между двумя пространствами связи профайлов. Такое

преобразование позволяет осуществлять гамутмэппинг и коррекцию изображе

ния.

Scanner target (тесткарта характеризации сканера) — изображение в виде паттер

на равномерно окрашенных образцов (патчей), выполненное на отражающем либо

на прозрачном носителе, с известными спектральными коэффициентами отраже

ния (пропускания) каждого образца. Позволяет построить диагностическую табли

цу соответствий откликов сканера перцепционным (либо колориметрическим) ко

ординатам, т.е. выполнить его характеризацию.

Specification for WebOffset Printing (SWOP, стандарт печати на мелованной и обыч

ной бумагах) — система, определяющая взаимоотношения между площадями за

полнения поверхности полутоновыми точками стандартной триады и результи

рующими цветовыми стимулами (см. раздел 29.19.4).

773

ГЛАВА 33 ЦИФРОВАЯ ПЕЧАТЬ

Spot color (спотовый цвет) — цветовое ощущение, возникающее под действием сти



мула, образованного равномерно окрашенной областью поверхности. Существуют

т.н. цветовые именные системы спотовых цветов, в частности система Pantone.

Standard Color Image Data (SCID, цифровые тестизображения) — набор стандарт

ных цифровых тестовых изображений (см. раздел 29.19.3).

Tone reproduction curve (TRC, тонрепродукционная кривая, характеристическая

кривая) — кривая, демонстрирующая взаимоотношения между входными и выход

ными характеристиками цветовоспроизводящего устройства (см. гл. 6).

ПРЕДМЕТНЫЕ ССЫЛКИ

Berns, R.S., Motta, R.J., and Gorzinski, M.E., Color Res. Appl., 18, 299 (1993).

Berns, R.S., Gorzinski, M.E., and Motta, R.J., Color Res. Appl., 18, 315 (1993).

Braun, G.J., and Fairchild, M.D. Proceedings of SPIE Electronic Imaging Conference,

EI’99 (1999a).

Braun, G.J., and Fairchild, M.D. IS & T and SID’s 7th Color Imaging Conference, Color

Science, Systems, and Applications, pages 167–172, IS & T, Springfield, Va, U.S.A. (1999b)

Floyd, R.W., and Steinberg, L., Proc. Soc. Information Display, 17, 75 (1976).

Hardeberg, J.Y., J. Imaging Science and Technology, 46, 375 (2002).

Katoh, N., SPIE, Vol. 2170, 170 (1994).

Knox, K.T., and Eschbach, R., J. Electronic Imaging, 2, 185 (1993).

MacDonald, L.W., IS & T and SID’s Color Imaging Conference: Transforms &

Transportability of Color, page 193, IS & T, Springfield, Va, U.S.A. (1993).

MacDonald, L.W., and Deane, J.M., J. Phot. Sci., 41, 106 (1993).

McCann, J., IS & T and SID’s Color Imaging Conference: Transforms & Transportability of

Color, page 16, IS & T, Springfield, Va, U.S.A. (1993).

Morovic, J., and Wang, Y., IS&T and SID’s Eleventh Color Imaging Conference: Color

Science and Engineering, Systems, Technologies, Applications, pages 143 to 148. IS&T,

Springfield, Va., U.S.A. (2003).

Murch, G., IS & T and SID’s Color. Imaging Conference: Transforms & Transportability of

Color, page 95, IS & T, Springfield, Va, U.S.A. (1993).

Mutz, A.H., and Lee, D.T., IS & T and SID’s 2nd Color Imaging Conference: Color Science,

Systems, and Applications, page 52, IS&T, Springfield, Va, U.S.A. (1994).

Spaulding, K.E., Woolfe, G.J., and Giorgianni, E.J., IS&T and SID’s Eighth Color Imaging

Conference: Color Science and Engineering, Systems, Technologies, Applications, pages

288 to 294. IS&T, Springfield, Va., U.S.A. (2000).

Viggiano, J.A.S., and Wang, J., Proceedings 1992, Vol. 2, of the Technical Association of

the Graphic Arts; Conference on Comparison of Color Images Presented in Different Media,

held at Williamsburg, Va, page 959, TAGA, Rochester, NY (1992).

Yule, J.A.C., Principles of Color Reproduction, Wiley, New York, p. 98 (1967).

Yule, J.A.C., and Nielson, W.J., Tech. Assoc. Graphic Arts, 3, 65 (1951).

ЛИТЕРАТУРА

Burger, R.E., Color Management Systems, The Color Resource, San Francisco (1993).

Giorgianni, E.J., and Madden, T.E., Digital Color Management : Encoding Solutions,

AddisonWesley Longman, Reading, Mass. (1998).

Jackson, R., MacDonald, L.W., and Freeman, K., Computer Generated Color, Wiley, New

York (1994).

Morovic, J., IS&T and SID’s 6th Color Imaging Congerence : Color Science Systems and

Applications, page 53, IS&T, Springfield, Va., U.S.A. (1998).

ГЛАВА 33 ЦИФРОВАЯ ПЕЧАТЬ

Часть шестая

МОДЕЛИ

ЦВЕТОВОГО ВОСПРИЯТИЯ

34 АЛГОРИТМЫ

CAT97 И CON97

34.1 ВВЕДЕНИЕ

ригинальные сцены и их полноцветные изображения (цветовые репродукции)

рассматриваются при самых разнообразных вариантах освещения (см. гл. 5

и 6, разделы 8.8, 8.9 и 8.10). Следовательно, адекватная количественная оценка изо

бражений часто требует применения методов, позволяющих учитывать особенности

тех или иных условий просмотра. Лучшим образом выполнить такую оценку можно с

помощью т.н. моделей цветового восприятия (моделей результатов цветового воспри

ятия), которые мы рассмотрим в гл. 35, 36 и Приложении 6. В текущей главе мы обсу

дим методы, позволяющие учитывать изменения лишь в составе просмотрового осве

щения.

34.2 КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ СДВИГ

Мы помним, что расчет трехстимульных значений предметного стимула выполним

на основе данных о спектральном коэффициенте отражения (или пропускания) по

верхности и о спектральном распределении энергии падающего на эту поверхность

света (см. раздел 8.5). Понятно, что когда спектральный состав падающего света меня

ется, то при очевидно неизменном спектральном коэффициенте отражения поверхно

сти меняется спектральное распределение энергии образующегося стимула, и, следо

вательно, меняется характер его воздействия на зрительную систему наблюдателя (о

чем свидетельствуют изменения в результирующих трехстимульных значениях).

Иными словами:

Смена спектрального состава света, падающего на поверхность, влечет за собой

то, что воспроизводимый ею стимул становится иным стимулом.

Разница между двумя наборами трехстимульных значений, полученных при раз

ных спектральных составах падающего света, именуется колориметрическим сдвигом

при смене осветителя. К примеру, если фотография вначале рассматривалась на днев

ном свету, а затем при свете ламп накаливания, то трехстимульные значения всех ее

элементов окажутся сдвинутыми в направлении, указывающем на уменьшение воз

действий стимулов, полученных от элементов фотографии при новом освещении, на

коротковолновочувствительные колбочки сетчатки (Sколбочки) сообразно ослабев

шему коротковолновому компоненту нового освещения.

34.3 АДАПТИВНЫЙ ХРОМАТИЧЕСКИЙ СДВИГ

Колориметрический сдвиг, возникающий при смене осветителя, чаще всего даже

приблизительно не согласуется с разницей в цветовых ощущениях, возникающих при

смене спектрального состава освещения. Дело в том, что срабатывает механизм зри



777

тельной адаптации наблюдателя, почти полностью устраняющий отличия в резуль



татах восприятия. Чтобы учитывать сие обстоятельство нужно знать направление

и меру т.н. адаптивного хроматического сдвига. Данный сдвиг удобнее всего обсуж

дать в логике т.н. согласованных стимулов (см. раздел 11.9).

Напомним, что:

Согласованные цветовые стимулы — это физически разные стимулы, с разными

трехстимульными значениями, воспринимаемые одинаково при адаптации зре

ния по освещениям разной цветности, но равной интенсивности.

Теперь вернемся к нашему примеру, в котором условия просмотра отражающего

отпечатка меняются с дневного освещения на свет ламп накаливания. Стимул, обра

зуемый при дневном свете какимто одним элементом фотографии, будет иметь трех

стимульные значения X

, которые превратятся в другой набор (XYZ) при смене

спектрального состава освещения (поскольку этот же элемент изображения будет вос

производить уже другой стимул). Разница между первой и второй тройкой значений

будет представлять собой упомянутый ранее колориметрический сдвиг и укажет на

разницу в характерах воздействия первого и второго стимулов на зрительную систему

наблюдателя.

При этом, если зрительное ощущение, вызванное неким прочим стимулом, полу

ченным при дневном свете и имеющем трехстимульные значения X

, совпадет

с ощущением, вызванным стимулом, полученным от элемента отпечатка при свете

ламп накаливания и имеющем трехстимульные значения XYZ, то разница между пер

выми и вторыми трехстимульными значениями (указывающая на разницу в воздейст

виях на зрительную систему наблюдателя) будет именоваться адаптивным хромати

ческим сдвигом.

Величину адаптивного хроматического сдвига удобнее всего вычислять при помо

щи т.н. расчета смены хроматической адаптации наблюдателя (Hunt, 1998), речь

о котором ниже.

34.4 РАСЧЕТ СМЕНЫ ХРОМАТИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ

Расчет смены хроматической адаптации наблюдателя оперирует парами согласо

ванных стимулов.

Первый вариант такого расчета был предложен немецким исследователем Иоган

несом фон Кризом (Von Kries, 1911) и получил название фонкризовского расчета смены

хроматической адаптации наблюдателя. Сей расчет предполагает, что хроматиче

скую адаптацию наблюдателя можно представить колбочковыми откликами сетчат

ки, умноженными (или разделенными) на некие коэффициенты, в результате чего

колбочковые отклики на опорный белый стимул уравниваются между собой при лю

бом статусе адаптации зрительной системы.

Фонкризовский расчет дает весьма добротное представление адаптивных хромати

ческих сдвигов, но сегодня применяются уже более точные схемы. Одной из таких

778

ГЛАВА 34 АЛГОРИТМЫ CAT97 И CON97

Подстрочный индекс «r» означает «reference» — эталонный, поскольку чаще всего колори



метрическим эталоном является спектр дневного света. — Прим. пер.

Подстрочный индекс «с» означает «corresponding» — соответствующий, согласованный. —

Прим. пер.

схем является т.н. брэдфордский расчет смены хроматической адаптации наблюдате



ля (Lam, 1985, Luo, Lo и Kuo, 1996).

Отметим, что фонкризовский расчет оперирует набором физиологически достовер

ных колбочковых откликов, тогда как брэдфордский использует набор условных

RGBоткликов (RGBпсевдооткликов), основанный на кривых спектральной чувстви

тельности, совершенно непохожих на физиологические rgbкривые и имеющих участ

ки с отрицательными значениями (рис. 34.1).

Второе отличие брэдфордских кривых состоит в том, что Bкривая не является

строго линейной комбинацией Sкривой сетчатки.

В линейных расчетах, в частности фонкризовском, эталонное и тестовое состояния

адаптации взаимно обратимы; в расчетах, содержащих нелинейный коэффициент (си

ний канал в брэдфордском и CAT97расчетах), эталонное и тестовое состояния взаим

но необратимы, и, следовательно, в качестве эталонных приходится использовать два

состояния.

Наконец, отметим, что новейший и простейший расчет смены хроматической адап

тации, именуемый «CAT02», мы опишем в разделе А6.1 Приложения 6.

34.5 РАСЧЕТ СМЕНЫ ХРОМАТИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ CAT97

Расчет смены хроматической адаптации CAT97 (Chromatic Adaptation Transform

1997) — это модифицированный брэдфордский расчет, позволяющий учитывать ва

риабельность адаптации при разных уровнях фотометрической яркости адаптирую

779

ГЛАВА 34 АЛГОРИТМЫ CAT97 И CON97

400 500 600 700

0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

Äëèíà âîëíû (íì)

Îòíîñèòåëüíàÿ ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü

BFD

Рис. 34.1 Сплошные линии: спектральнозаостренные псевдочувствительности колбочек сет

чатки, используемые в брэдфордском расчете смены хроматичсекой дапатации; пунктирные

линии: подлинные спектральные чувствительности кобочек сетчатки, выведенные Эстевец

(Estevez, 1979). Оба набора являются линейной комбинацией трихроматических кривых Стан



дратного наблюдателя CIE от 1931 г (не считая легкой нелинейности в коротковолновом канале

брэдфордских кривых).

щего поля, разных вариантах окружения исследуемого (тестового) стимула, а также

при действии т.н. когнитивных факторов (Luo и Hunt, 1998).

Расчет состоит из пяти этапов.

Шаг 1

Входные данные:

Цветность Фотометрическая

яркость

Стимул от образца при тестовом освещении

xy Y

Опорный белый стимул при тестовом освещении

Опорный белый стимул при эталонном освещении

Фотометрическая яркость адаптирующих полей

Величина L

используется при расчете коэффициента D, позволяющего учитывать

уровень (степень) хроматической адаптации. L

обычно вычисляют по уравнению:

LLY

= /100

где Y

— это Yзначение фона, а L

— фотометрическая яркость (кд/м

) идеального от

ражающего рассеивателя при данном освещении. Сразу отметим, что величина L

не

критична, и если значение L

неизвестно, то D приравнивается к 0.95 — величине,

представляющей типичные условия просмотра отражающих объектов.

Полагают также, что цветность опорных белых стимулов та же, что у соответствую

щих осветителей (если используются иные белые стимулы, то их параметры следует

четко оговорить). Отметим, что величины Y

и Y

не оказывают влияния на расчетные

характеристики согласованных стимулов.

Целевые данные:

Согласованный стимул при эталонном освещении

Шаг 2

Расчет величины z и RGBпсевдооткликов по согласованному стимулу:

zxy=- -1

BFD

, где

BFD

0 8951 0 2664 0 1614

0 7502 1 7135 0 0367

0 0389

.. .

...

. 0 0685 10296..

Аналогичным образом из x

, y

и z

высчитываются псевдоотклики R

, G

и B

,аиз

, y

и z

— R

, G

и B

780

ГЛАВА 34 АЛГОРИТМЫ CAT97 И CON97